用于生成分布式发电并网变流器测试电压的统一控制方法

摘要

本发明公开了一种用于生成分布式发电并网变流器测试电压的统一控制方法，针对基于级联H桥拓扑的测试电压源输出级，首先通过分相独立控制，将级联H桥变流器单独控制为单相逆变器，由三个级联H桥输出电压组成三相电压系统，其次通过数字控制器生成不同的测试电压参考信号，最后通过瞬时电压反馈和有效值反馈闭环控制，来实现统一控制方法，从而使测试电压源输出几种不同的测试电压来对分布式发电并网变流器进行测试，包括幅值频率变化的电压，三相不平衡电压以及波动电压。本发明统一控制方法具有输出电压精度高，参数设计简单，安全可靠，特别适用于实际工业应用场合等特点。

主权项

用于生成分布式发电并网变流器测试电压的统一控制方法，其特征在于，针对基于级联H桥拓扑的测试电压源，包含三相PWM变流器整流输入级和级联H桥变流器逆变输出级，输入级提供稳定的直流母线电压，输出级提供测试电压，包括以下步骤：首先，采用d‑q同步参考坐标系电流解耦控制，由3N组三相PWM变流器组成的测试电压源输入级为级联H桥输出级提供稳定的直流母线电压，其中，三相PWM变流器接入电网获取能量，N为输出级每相中的级联H桥模块数；其次，在直流母线电压建立之后，对级联H桥变流器进行分相独立控制，将三个级联H桥变流器分别控制为单相电压源型逆变器，三个级联H桥输出电压构成三相电压系统，并对每个级联H桥进行移相载波调制；再次，通过数字控制器生成分相独立的测试电压的参考信号，包括电压幅值频率偏差、三相不平衡电压以及波动电压参考信号；最后，针对分相独立的测试电压的参考信号，对每个级联H桥采用统一控制方法，对测试电压有效值和瞬时值进行闭环控制，使得级联H桥变流器输出高精度的测试电压；其中，测试电压的参考信号按照下面几个公式生成：1)电压幅值频率偏差的参考信号：其中，U_a、U_b和U_c分别为三相电压，和分别为三相电压初始相位，ω为基波电压角频率，t代表时间；通过改变公式(1)中的幅值频率实现输出电压的幅值频率变化；2)三相不平衡电压的参考信号：其中，a_p、a_n和a_z分别为正负零序分量的幅值，和分别为正负零序分量的相位；将正负零序电压幅值和相位参数代入公式(2)，即计算出三相不平衡电压的参考信号；3)波动电压参考信号：波动电压的数学模型按照公式(3)表达，其中，V_perturb为波动电压参考信号；ω_m为波动角频率，和分别为调制信号初相位和被调制信号初相位，A为被调制信号幅值，a_m为波动幅值系数；展开公式(3)得到波动电压参考信号包含三部分，分别为基波频率，以及等幅分布在基波两边的高频段分量ω+ω_m以及低频段分量ω‑ω_m；因此三相波动电压参考信号表达式为其中，u_{a_perturb}、u_{b_perturb}和u_{c_perturb}分别为三相波动电压参考信号。